Description (part 1)
LEIF ÅSBRINK (SM 5 BSZ):
Störningseliminator för 2 m- amatörer vid mottagning i bandet 144 146 MHz
* Efter publiceringen av förf:s bidrag till RT:s och Schlumbergers konstruktionstävling för unga elektroniker i årets juninummer av RADIO & TELEVISION har intresse uttalats från många som velat ha tillgång till en fullständigare beskrivning över störningseliminatorn.* Artiklarna ger mera ingående anvisningar om störningseliminering vid mottagning i 2 m amatörhand 144 146 MHz.
* Störningseliminatorns egenskaper, sådana de framgår av prototypen, är mycket goda. Därför är det knappast motiverat att ytterligare söka förbättra de ingående kretsarnas prestanda genom ev. ändringar eller nykonstruktioner.
* Fullständig eliminering erhålls av det starka brus som uppträder vid s k laddade regnväder. — Avsnitt två följer i RT för december.
Till grund för anvisningarna i det följande ligger den i RADIO & TELEVISION 1969 nr 6 presenterade konstruktionen. Fig. 3 visar prototypen som byggts på förhållandevis stora chassin. De mekaniska dimensionerna kan dock nedbringas och vissa steg kan också uteslutas under vissa betingelser.
De i konstruktionen ingående kretsarna är inte optimalt utnyttjade, varför vissa ändringar är möjliga att göra efter egna idéer. Trots god effektivitet och förhållandevis få kretsfunktioner synes den kanske for komplicerad som ett intressant byggobjekt för flertalet amatörer, som besväras av lokala starka störningar av pulstyp. Det kan därför kanske vara motiverat att kretsomfånget reduceras, givetvis med beaktande av att de fördelaktiga egenskaperna inte eftersätts i alltför hög grad.
Vid vilka betingelser dessa kretsar kan utgå nämns längre fram i artikeln.
Blockschema
Störningseliminatorn består av fyra huvudenheter, nämligen: Ingångsenhet, pulsmottagare, fördröjningsenhet och grindenhet. - Se fig. 1! Antennsignalen förs in till ingångsenheten, som fördelar sin utsignal till pulsmottagaren och fördröjoingsenheten.
Fig 1 . Blockschema för hela systemet från antenn
till mottagaranslutning.
De med färg inramade delarna är de fyra grundenheterna.
Blocken inom den punktstreckade linjen kan utgå,
om närfrekventa lokalstationer saknas.
Ingångsenheten utgörs av ett HF-steg bestyckat med två stycken fälteffakttransistorer av typ TIS88. Detta ger tillräcklig förstärkning för att kompensera dämpningen i första fördröjningsledningen utan att hela systemets brusfaktor försämras. HF1 är försett med fyra avstämda kretsar, vilka trimmats för en bandbredd om hela 5 MHz, vilket är nödvändigt för att undvika en annars erhållen störpulsförlängning som skulle försämra funktionen.
När signalen fördelats på två vägar används den ena som "kommunikationssignal" och den andra som "styrsignal".
Pulsmottagaren förstärker "styrsignalen" i två identiska förstärkare, HF2 och HF3. Vardera är bestyckad med en transistor av typ AF139 eller liknande.
Mellan dessa bägge förstärkare är ett spärrfilter inlänkat som möjliggör att starka, icke önskade signaler på en viss frekvens i passbandet reduceras. Detta är nödvändigt, eftersom pulsdetektorn annars ger ett brus, som oavsiktligt kan styra efterföljande grindsteg och därmed modulera denna starka signal vilket ger upphov till starka brussidband.
Från HF3 förs signalen till en AM-detektor där en transistor av typ ME3011 används. Känsligheten kan ställas in på hög eller låg med en omkopplare och varieras kontinuerligt med en potentiometer.
Fig 2. a) Den idealiska standardstörpulsen.
Vid olika känsligheter hos detektorn får man olika stora ytor.
Kan man hålla en hög känslighet blir den puls som slipper igenom mycket
liten, vilket framgår av förstoringen i b).
I detta läge behöver fördröjningsledningarna inte användas.
Den i detektorn erhållna pulsen går vidare till en pulsförstärkare med 1 st AF139 och 2 st ME3011 för att sedan passera en pulsformare, med 2 st AF139 och 2 ME3011, där vissa kondensatorvärden bestämmer pulsens slutliga karakteristik.
Denna puls får sedan utgöra styrpuls för grindenhet. Den i grindenheten nycklade signalen är den som sades "gå kommunikationsvägen". Denna "kommunikationssignal" som förts in till fördröjoingsenheten har nu passerat två fördröjningsledningar om vardera 10 meter koaxialkabel av typ RG 58/U och ett mellanliggande HF-steg. En tidsfördröjning om ca 100 ns har då erhållits. HF4 är likadant som HF5, med undantag av den avstämda utgångskretsen, som här är av pifiltertyp.
Därefter går denna fördröjda signal in till grindenheten, där den nycklas av tidigare nämnda, icke fördröjda styrpuls. Den i kommunikationsvägen fördröjda störpulsen hindras nu av brytningarna hos grinden från att gå vidare till efterföljande mottagare.
Denna brytning om ca 600 ns är så kortvarig att den icke verkar menligt på den överförda informationen.
Även grindenheten är försedd med ett HF-steg, som bestyckats med 1 st TIS88.
Efter grinden med 2 st TIS88 används ett bandpassfilter för att en
eventuell efterföljande konverter utan HF-steg med signalen
direkt in på blandarsteget skall kunna användas.
Fig 3. Prototypen avbildad från undersidan.
De olika stegen har byggts i fack som bildas av skärmplåtar.
Signalförbindningarna mellan de olika stegen görs med kabel
och kontaktdon av koaxialtyp på ovansidan.
Fig 4. Principschema för HF-steg 1.
Transistorerna är monterade i skärmplåtarna.
Kopplingen mellan L2 och L3 ar i huvudsak kapacitiv,
varför de inte får placeras för nära varandra.
Stor bandbredd, hela 5 MHz.
Fig 5. Principschema för grindenheten.
HF5 är i princip lika med steget kring T1 i
HF1, men utgångskretsen belastas med ett motstånd R3.
L16 och L17 utgör tillsammans med de inre kapacitanserna
hos T14 och T15 två spärrfilter.
Utgångsfiltrets och HF-stegets bandbredd är 2 MHz.
Förenklingar
Blocken inom den punktstreckade linjen kan under vissa betingelser undvaras. Förutsättningarna är nämligen att man då arbetar med maximal känslighet hos detektorn för att grinden skall bryta så snabbt som möjligt på pulsens framkant. Av fig. 2 framgår att man med hög känslighet hos detektorn bara får med en liten del av störpulsen innan grinden har brutit.Denna lilla del av störpulsen som kommer igenom förorsakar nämligen inget obehag. Detta med anledning av att störningsintensiteten växer med pulsens yta. Denna yta blir ju mycket liten, relativt hela störpulsen.
I detta fall är störpulsen som slipper igenom alltså så liten att någon fördröjning i "kommunikationsvägen" inte är nödvändig.
Detta förfarande är dock problematiskt, om man samtidigt har signal från en närbelägen station i passbandet. Erfarenhetsmässigt har det visat sig att sådana stationer på ett avstånd mindre än 20 km är besvärande.
Eftersom grinden, när den spärrar störpulserna, samtidigt "nycklar" den starka signalen från en närbelägen station som ju också finns i passbandet, genom sin brytning som ger kraftiga sidband "nyckelknäppar", kommer detta att ge nya interna störpulser vilka ar många gånger starkare än de pulser som man från början avsett att eliminera.
För att komma ifrån denna olägenhet måste man sänka detektorns känslighet. Detta medför emellertid enligt resonemanget kring fig. 2 att den del av störpulsen som slipper igenom blir avsevärt längre än tidigare och därmed så kraftig att den förorsakar besvärande störningar.
I detta fall är det nödvändigt att använda fördröjningsledningarna för att kunna eliminera störpulsen. "Sidbandsproblemet" är då genom den reducerade känsligheten hos detektorn därmed eliminerat.
Vid vilken nivå hos den i passbandet liggande stationen man är nödsakad att inkoppla fördröjningsledningarna, beror av hur mycket störning man kan tolerera.
I det praktiska fallet brukar det vara så, att det alltid är samma station som förorsakar dessa "nyckelknäppar", varför man kan ha potentiometern på ett tidigare inställt, lämpligt läge. När stationen är aktiv slår man om omkopplaren till läget för lägre känslighet.
Fig 6. Principschema för pulsmottagaren.
Spärrfiltret mellan HF2 och HF3 dämpar eventuella starka lokalstationer.
Med O1 väljer man hög eller lägre varierbar känslighet.
C9 och C10 bestämmer den slutliga pulsens utseende från pulsformaren.
L19/C11 dämpar eventuella övertonskomponenter.
Bandbredden 1 MHz hos HF-stegen är tillräcklig.
Principschemor och trimning
För samtliga steg gäller att skärmningen måste utföras omsorgsfullt. Eventuell återkoppling minskar nämligen bandbredden, vilket ju inte är fördelaktigt, enligt de tidigare anförda. Apparatens mekaniska dimensioner, som framgår av fig. 3, behöver givetvis inte följas, men man bör bygga stegen i "fack" som bildas av mellanliggande skärmplåtar. Kretsarnas inplacering mellan skärmplåtar framgår av principschemorna för respektive enheter. Sammankopplingen av puls- och signalvägar skall göras med kontaktdon och ledningar av koaxialtyp.
HF-steg 1
HF1 är uppbyggt på ett separat chassi med tre "skiärmfack",
där transistorerna T1 och T2 monterats i de mellanliggande skärmplåtarna.
Se fig. 4! Kopplingen mellan spolarna L2 och L3 är i huvudsak kapacitiv.
Detta innebär alltså att de inte skall placeras för nära varandra.
Trimning utförs med antenn och 2 m- mottagare, anslutna till J1 respektive J3. Anslut mottagaren helst med en Ca 10 m lång ledning av typ RG 58/U så, att HF1 på sin utgång ser nära 50 ohm. Bryt sedan strömmen till T1. Avstäm sedan mottagaren för en stark 2 m- station. Trimma nu kretsarna L1/C2, L2/C3, L3/C4 och L4/C5 till max utsignal. Ställ C 1 för max kapacitans. Därefter sluts drivströmmen till T1. Eftersom neutralisering ännu inte gjorts, kommer steget troligtvis att självsvänga. Neutraliseringen görs genom att trimma L5 tills självsvängningen upphör. Kontrollera därefter att kretsarna L1/C2 och L2/C3 är trimmade för max utsignal.
När steget är stabilt, minskas C1. Förmodligen börjar steget då att självsvänga igen. Upprepa neutraliseringen på samma sätt!
När C1 ställts för min kapacitans justeras L5 så, att maxsignalläget vid trimning av L1/C2 blir så flackt som möjligt. Eftersom neutraliseringen är spänningsberoende, erfordras stabil drivspänning på 12-15 V.
Efter dessa första trimningar skall C1 inställas för optimal brusfaktor. Om man inte erhåller någon optimering mellan C1:s ändlägen, måste uttaget på L1 flyttas. När optimeringen görs är det emellertid av stor vikt att varje liten ändring hos C1 kompenseras med en korrigering av L1/C2, så att den tidigare trimningen bibehålls. Optimering görs lämpligen vid mottagning av en svag 2 m- station eller med hjälp av en brusgenerator.
Efter detta bör man kontrollera att bandbredden är tillräcklig hos L1/C2, L2/C3, L3/C4 och L4/C5. Om inte, måste antingen parallellkapacitanserna minskas och induktanserna ökas, eller också måste de avstämda kretsarna belastas hårdare. Detta görs med ändring av värdet hos kondensatorn på 5 pF och tappningen på L3 och L4. N är detta slutförts kontrollerar man att bruset i mottagaren minskar minst 10 dB när drivspänningen slås ifrån.
Grindenheten HF5 i grindenheten är i princip identisk med steget kring T1 och HF1. Detta steg trimmas och neutraliseras på samma sätt som HF1 med antenn ansluten till J8 och mottagaren till testutgången J9. Optimeringen av brusfaktorn utgår dock här. Se fig. 5.
I avstämningskretsen L15/C17 är ett motstånd R3 inkopplat. Detta belastar kretsen så att man får en mindre belastningsändring när efterföljande grindsteg öppnar/stänger: Detta för att man inte skall få en högre signalspänning över L15/C17 när grinden är stängd. Grindsteget har nämligen en liten läckning som skulle öka om inspänningen ökar.
De två spolarna L16 och L17 i grindsteget utgör, tillsammans med inre kapacitanserna hos T14 och T15, parallellresonanskretsar som spärrar för läckning.
Det är utomordentligt viktigt att både grindsteg och efterföljande mottagar- anordning är väl skärmade! Om inte, uppnår man aldrig den dämpning om minst 80 dB som grindsteget erbjuder och som är erforderlig när starka störpulser skall elimineras.
- Beskrivningen avslutas i RT 12 med trimningens forts., pulsmottagaren m m.
Avstämningskretsarna L1-L4, L6-L10, L12, L13, L15-L19: 4 varv med 1,0 mm tråd 10 mm diameter. L7: 4 varv med 2,5 mm tråd 10 mm diameter. L5, Lll, L14: 15 varv på 8 mm järnpulverkärna. Samtliga trimkondensatorer 3-10 pF.